羅小勇，李海全，林朝龍

（新會(huì)康宇測(cè)控儀器儀表工程有限公司，廣東江門，529100）

32路磁致伸縮位移傳感器時(shí)漂老化測(cè)試臺(tái)設(shè)計(jì)

羅小勇，李海全，林朝龍

（新會(huì)康宇測(cè)控儀器儀表工程有限公司，廣東江門，529100）

磁致伸縮位移傳感器時(shí)漂老化測(cè)試占用較大的空間和時(shí)間，研發(fā)一個(gè)集成度高、能滿足多個(gè)工作電壓、能兼容多種輸出信號(hào)、能自動(dòng)監(jiān)測(cè)輸出信號(hào)、能匯總時(shí)漂數(shù)據(jù)并進(jìn)行計(jì)算的老化測(cè)試臺(tái)，能大幅提高磁致伸縮位移傳感器的批量生產(chǎn)效率。本文介紹32路磁致伸縮位移傳感器時(shí)漂老化測(cè)試臺(tái)的系統(tǒng)硬件構(gòu)成、軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。

磁致伸縮位移傳感器；時(shí)漂；老化；自動(dòng)測(cè)試

0 引言

為保證磁致伸縮位移傳感器產(chǎn)品的出廠質(zhì)量和穩(wěn)定性，產(chǎn)品均需做不低于24小時(shí)的時(shí)漂老化測(cè)試，以前，磁致伸縮產(chǎn)品的磁子在測(cè)桿上的移動(dòng)需要進(jìn)行人工進(jìn)行，檢測(cè)出不同時(shí)間、不同位置的產(chǎn)品輸出數(shù)據(jù)，由于產(chǎn)品銷售量的快速增長(zhǎng)，部分產(chǎn)品的生產(chǎn)批量較大，單靠原來(lái)老化設(shè)備已不能滿足生產(chǎn)需求；針對(duì)大批量生產(chǎn)的磁致伸縮位移傳感器產(chǎn)品，在時(shí)漂老化測(cè)試工序增加新型時(shí)漂老化工作臺(tái)，利用計(jì)算機(jī)對(duì)位移傳感器的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行全自動(dòng)的采集與漂移量計(jì)算，更加合理利用生產(chǎn)場(chǎng)地的有限空間完成大批量產(chǎn)品的時(shí)漂老化測(cè)試任務(wù)，從而提高生產(chǎn)效率。

1 磁致伸縮位移傳感器時(shí)漂老化測(cè)試臺(tái)的構(gòu)成

測(cè)試臺(tái)由固定框架、磁子升降裝置、電源模塊、信號(hào)采集、電腦操作平臺(tái)與配套工裝組成。

圖1 設(shè)備整體圖片

1.1 時(shí)漂老化測(cè)試臺(tái)固定框架

固定框架采用40*40鋁型材搭建，整體尺寸為1250mm*600mm*1300mm，固定板面采用厚度為10mm鋁板制作，使用10mm厚度的鋁板主要保證承重32個(gè)磁致伸縮位移傳感器的承載能力；產(chǎn)品采用垂直固定的設(shè)計(jì)方案，垂直固定的設(shè)計(jì)方案可大大減少產(chǎn)品占據(jù)的空間；通過(guò)在固定板面設(shè)計(jì)橫向?qū)虿?，將位移傳感器以垂直狀態(tài)放入設(shè)備的固定位，而且每個(gè)位移傳感器的電子倉(cāng)之間保證有70mm的防干擾距離，適合測(cè)桿直徑在φ20mm以內(nèi)的產(chǎn)品使用。

圖2 固定框架

圖3 測(cè)桿垂直放置

1.2 磁子移動(dòng)升降裝置

時(shí)漂老化測(cè)試工作臺(tái)可同時(shí)進(jìn)行兩種不同量程的產(chǎn)品進(jìn)行老化，利用升降裝置可分別將兩批不同量程傳感器的磁子在1米以內(nèi)任意移動(dòng)到測(cè)試所需位置，升降裝置采24V直流電機(jī)作為動(dòng)力源，利用螺桿作為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，在固定平臺(tái)設(shè)立兩條導(dǎo)向桿，保證固定平臺(tái)運(yùn)動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性。

圖4 時(shí)漂老化測(cè)試臺(tái)的磁浮子固定

圖5 電機(jī)與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

1.3 時(shí)漂老化測(cè)試臺(tái)電源模塊

采用自制線性可調(diào)穩(wěn)壓電源，其供電為0V～30V 和±10～±15V線性可調(diào)直流電源，適用不同供電要求的產(chǎn)品，而且在電路方面有降噪電路，減少電源紋波，這樣對(duì)磁致伸縮位移傳感器產(chǎn)品就不會(huì)產(chǎn)生較大干擾信號(hào)，保證產(chǎn)品的輸出穩(wěn)定性。

電源箱內(nèi)安裝了8組電源板和8個(gè)電壓表，每組電源分別為四個(gè)磁致伸縮位移傳感器提供穩(wěn)定的電壓，在每一路中增加了保護(hù)管，確保了被測(cè)產(chǎn)品在時(shí)漂老化過(guò)程中出現(xiàn)故障時(shí)能快速地對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行斷電保護(hù)，并且不會(huì)對(duì)其它產(chǎn)品造成影響，在每組電源板上分別利用可調(diào)電位器對(duì)所需電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，并在對(duì)應(yīng)的電路板配有數(shù)字式電壓表，電壓供電更為直觀。

圖6 時(shí)漂老化測(cè)試臺(tái)電源模塊

1.4 時(shí)漂老化測(cè)試臺(tái)的信號(hào)采集

采樣模擬信號(hào)采用進(jìn)口NI品牌的M系列PCI-6224數(shù)據(jù)采集(DAQ)板卡。PCI-6224數(shù)據(jù)采集卡為48路數(shù)字I/O，雙路32 位模擬輸入，16位分辨率，采樣頻率250KHz，輸入量程最大±10VDC，系統(tǒng)誤差0.01%F.S。

數(shù)字信號(hào)采用MOXA公司的多串口卡PCI-118UI來(lái)采樣RS485接口信號(hào)，其中MODBUS輸出信號(hào)的位移傳感器可直接通過(guò)MOXA的RS485接口采樣；此卡為8路USB串口卡，每個(gè)串口分別對(duì)8路位移傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，最大能采集64路信號(hào)。

1.5 時(shí)漂老化測(cè)試臺(tái)的操作系統(tǒng)平臺(tái)

（1）按鈕面板：主要負(fù)責(zé)對(duì)應(yīng)測(cè)試產(chǎn)品的電源開(kāi)關(guān)切換、電壓與電流轉(zhuǎn)換的功能。

（2）顯示面板：主要負(fù)責(zé)產(chǎn)品的工作電流監(jiān)控，電流顯示器采用數(shù)字式表頭，能更直觀地監(jiān)控被測(cè)磁致伸縮位移傳感器工作電流情況。

（3）計(jì)算機(jī)：主要負(fù)責(zé)磁致伸縮位移傳感器的信號(hào)采集、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)查詢管理、曲線查詢管理等功能。

圖7 時(shí)漂老化測(cè)試臺(tái)的操作系統(tǒng)平臺(tái)

A.ModBus輸出磁致伸縮位移傳感器通過(guò)MOXA卡對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行采集，通過(guò)自行編制的多路巡檢軟件對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄與分析，通過(guò)最大值與最小值的差值得出時(shí)漂漂移量。

B.模擬輸出磁致伸縮位移傳感器通過(guò)PCL-6224采集卡可對(duì)信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，通過(guò)自行編制的時(shí)漂測(cè)試系統(tǒng)軟件對(duì)信號(hào)進(jìn)行記錄與分析，由于此卡只能對(duì)電壓輸出位移傳感器進(jìn)行采集，電流輸出傳感器產(chǎn)品需要通過(guò)電源開(kāi)關(guān)臺(tái)上琴鍵開(kāi)關(guān)進(jìn)行切換從而進(jìn)行采集數(shù)據(jù)。此軟件可對(duì)位移傳感器的預(yù)熱期時(shí)間進(jìn)行任意調(diào)整，預(yù)熱期過(guò)后可對(duì)位移傳感器每1秒輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，并且能自動(dòng)計(jì)算產(chǎn)品的漂移值，再通過(guò)Excel表格對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)作保存。

1.6 時(shí)漂老化測(cè)試臺(tái)的配套工裝

產(chǎn)品的電路板外圍使用外罩工裝將電子倉(cāng)整體包住，保證未封裝的電子倉(cāng)達(dá)到密封效果，模擬產(chǎn)品在全密封的環(huán)境下測(cè)出其漂移值；外罩工裝上配有航空插頭與波形檢測(cè)接口，能快速與系統(tǒng)端聯(lián)接，防止人為接錯(cuò)線導(dǎo)致產(chǎn)品損壞，并且能在不拆除外罩的情況下檢測(cè)反射波形的實(shí)際情況。

2 32路磁致伸縮位移傳感器時(shí)漂老化測(cè)試臺(tái)優(yōu)點(diǎn)

2.1 占用空間大幅縮小

新開(kāi)發(fā)的32路時(shí)漂老化臺(tái)的整體外形尺寸為1250mm*600mm*1300mm，共能同時(shí)放置32個(gè)磁致伸縮位移傳感器，舊式時(shí)漂老化臺(tái)2000mm*500mm*1800mm，只能同時(shí)放置20個(gè)磁致伸縮位移傳感器產(chǎn)品，從新舊設(shè)備外形對(duì)比，新型時(shí)漂臺(tái)整體尺寸約為舊時(shí)漂臺(tái)的一半，但老化數(shù)量比舊設(shè)備增加12 路，利用小空間使測(cè)試數(shù)量達(dá)到最大化，充分而合理地利用生產(chǎn)場(chǎng)地。

2.2 適用多種類型產(chǎn)品

由于磁致伸縮位移傳感器供電電壓多樣，分別有：12V、24V、12V、±15V、±13V，而舊式老化臺(tái)只能提供單種電源的供電模式，占用了較大的生產(chǎn)場(chǎng)地，因此在時(shí)漂老化臺(tái)供電部分自制可調(diào)式電源，可滿足上述任一種供電電壓的產(chǎn)品使用。工作臺(tái)同時(shí)可采集多種不同的輸出信號(hào)，包括：電流信號(hào)，電壓信號(hào)，MODBUS等信號(hào)。

2.3 生產(chǎn)效率大幅提高

（1）使用配套工裝可將磁致伸縮位移傳感器與系統(tǒng)端快速聯(lián)接，減少了操作人員接線的時(shí)間。

（2）相同量程的磁致伸縮位移傳感器可直接插入磁子固定臺(tái)的孔內(nèi)，調(diào)節(jié)升降裝配使整體的磁子到達(dá)測(cè)試位置即可進(jìn)行時(shí)漂老化操作，而舊式時(shí)漂臺(tái)需將磁子一個(gè)一個(gè)穿入測(cè)桿，操作效率低，而且放置不牢固，容易移位，造成時(shí)漂測(cè)試數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。

（3）系統(tǒng)軟件能自動(dòng)計(jì)算時(shí)漂數(shù)據(jù)，減少了人為記錄。

2.4 適用更多不同輸出類型位移傳感器產(chǎn)品

有了新型非線性的設(shè)計(jì)例子，我們可向其它的輸出類型擴(kuò)展，使設(shè)備的適用類型更廣，如SSI、CANBus等輸出的產(chǎn)品。

2.5 可擴(kuò)大老化數(shù)量，

原來(lái)安裝的兩張采集卡均有64位，為我們?nèi)蘸蟮臄U(kuò)展留有余地，根據(jù)位移傳感器實(shí)際產(chǎn)量情況，對(duì)設(shè)備的采集端口進(jìn)行擴(kuò)展，該設(shè)備可擴(kuò)展為64路時(shí)漂老化設(shè)備。

3 小結(jié)

針對(duì)大批量生產(chǎn)的磁致伸縮位移傳感器產(chǎn)品，在時(shí)漂老化測(cè)試工序，新開(kāi)發(fā)了多路測(cè)試臺(tái)，利用計(jì)算機(jī)對(duì)位移傳感器的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行全自動(dòng)的采集與漂移量計(jì)算，設(shè)計(jì)了磁子的移動(dòng)裝置，更加合理利用生產(chǎn)場(chǎng)地的有限空間完成大批量產(chǎn)品的時(shí)漂老化測(cè)試、輸出報(bào)表，從而大大提高了磁致伸縮位移傳感器產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。

[1]王立恒，任勇峰，李圣昆，張永樂(lè).基于FPGA的多路采集測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].《電測(cè)與儀表》 2009年第2期.

Design of 32 channel magnetostrictive displacement sensor time drift aging test bed

Luo Xiaoyong,Li Haiquan,Lin Chaolong
(Xinhui Kangyu control instrumentation engineering Co. Ltd,Jiangmen Guangdong,529100)

the magnetostrictive displacement sensor when the larger space and time drift aging test takes a high degree of integration, research and development, to meet the working voltage, compatible with a variety of output signal, automatic monitoring of the output signal, can collect the drift data and aging test table calculation, can greatly improve the production efficiency of magnetostrictive the displacement sensor is introduced in this paper. 32 magnetostrictive displacement sensor drift aging test bench system hardware structure, software system development.

magnetostrictive displacement sensor;time drift;aging;automatic test